EO

Hoe kortsluiting in lithium-metaalbatterijen kan worden voorkomen

21 januari 2021 om 11:46 uur

Er zijn hoge verwachtingen van de volgende generatie lithium-metaalbatterijen met hoge energiedichtheid, maar voordat ze in onze voertuigen kunnen worden gebruikt, moeten er cruciale problemen worden opgelost. Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Chalmers University of Technology, Zweden, heeft nu concrete richtlijnen ontwikkeld voor hoe de batterijen moeten worden opgeladen en gebruikt, waardoor de efficiëntie wordt gemaximaliseerd en het risico op kortsluiting wordt geminimaliseerd.


Het voordeel lithium-metaalbatterijenvan is dat de energiedichtheid aanzienlijk hoger kan zijn. Dit komt doordat de anode bestaat uit een dunne folie van lithiummetaal in plaats van grafiet, zoals bij lithium-ionbatterijen het geval is. Zonder grafiet is het aandeel actief materiaal in de batterijcel veel hoger, waardoor de energiedichtheid toeneemt en het gewicht afneemt. Door lithiummetaal als anode te gebruiken, is het ook mogelijk om materialen met een hoge capaciteit aan de kathode te gebruiken. Dit kan resulteren in cellen met drie tot vijf keer het huidige niveau van energiedichtheid.

 

Dendrieten vermijden

Het grote probleem is echter de veiligheid. In twee recent gepubliceerde wetenschappelijke artikelen in Advanced Energy Materials en Advanced Science presenteren onderzoekers van Chalmers samen met collega's in Rusland, China en Korea, een methode om het lithiummetaal veilig te gebruiken. Het is het resultaat van het zodanig ontwerpen van de batterij dat het metaal tijdens het opladen niet de scherpe, naaldachtige structuren ontwikkelt die bekend staan ​​als dendrieten, die kortsluiting kunnen veroorzaken en in het ergste geval kunnen zorgen dat de batterij vlam vat.

 

"Kortsluiting in lithium-metaalbatterijen treedt meestal op doordat het metaal ongelijkmatig wordt afgezet tijdens de oplaadcyclus en de vorming van dendrieten op de anode. Deze uitstekende naalden zorgen ervoor dat de anode en de kathode in direct contact met elkaar komen, dus het voorkomen van hun vorming is daarom cruciaal", zegt onderzoeker Shizhao Xiong.

 

Er zijn een aantal verschillende factoren die bepalen hoe het lithium over de anode wordt verdeeld. In het elektrochemische proces dat plaatsvindt tijdens het opladen, wordt de structuur van het lithiummetaal voornamelijk beïnvloed door de stroomdichtheid, temperatuur en concentratie van ionen in de elektrolyt.

De onderzoekers gebruikten simulaties en experimenten om te bepalen hoe op basis van deze parameters de lading geoptimaliseerd kan worden. Het doel is om een ​​dichte, ideale structuur op de lithiummetaalanode te creëren.

 

"Het is een uitdaging om de ionen in de elektrolyt precies goed te laten rangschikken wanneer ze tijdens het opladen lithiumatomen worden. Onze nieuwe kennis over hoe het proces onder verschillende omstandigheden te beheersen, kan bijdragen aan veiligere en efficiëntere lithium-metaalbatterijen", zegt professor Aleksandar Matic.

 

Gerelateerd nieuws

Spot: on the move

Spot steekt de oceaan over en krijgt een extra arm (video's)

De laatste weken zijn drie Nederlandse instanties aan de slag gegaan met een Spot robothond. Perron038 laat Zwolse studenten zijn nut voor de maak onderzoeken, Antea-medewerkers krijgen er één als collega, en Leica…

‘Honingraat’-membraan maakt redox-flowbatterij efficiënter

‘Honingraat’-membraan maakt redox-flowbatterij efficiënter

Onderzoekers van de TU Eindhoven, Differ en MIT ontwikkelden een elektrode met honingraat-porieën om de elektrochemische reactie in de redox-flowbatterij te verbeteren. Het materiaal maakt de batterij efficiënter en…

Bijgewerkte EU-leidraad over COVID-19 veiligheidsmaatregelen voor werknemers

Bijgewerkte EU-leidraad over COVID-19 veiligheidsmaatregelen voor werknemers

Het EU-OSHA heeft de leidraad voor maatregelen om COVID-19 verspreiding op de werkplek te voorkomen, bijgewerkt (28 januari). Er staan voorbeelden in van maatregelen die werkgevers kunnen helpen om bij de uitvoering of…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

9 maart 2021

Webinar: 10 keer klaar voor Industrie 4.0

Productiebedrijven met kleine series worden geholpen om data uit hun machines te halen en slim te...

10 maart 2021

Webinar: 5G and the Future of Business

A peek into the 5G revolution and what this technology brings to our lives.

23 maart 2021, online

Industrial Ethernet

Kennisdagen over de actuele ontwikkelingen op het gebied van industriële communicatie.

Meer agendapunten »